УРАН
|
|
дополнительно в Википедии
Уран ,
спутники Урана и
Кольца Урана подробно
Спутники Урана |
История открытия
Урана
|
В течение многих веков астрономы Земли знали только пять
«блуждающих звезд» — планет. Уран виден как звездочка шестой
звездной величины, поэтому с 1690 года астрономы несколько раз
отображали его в качестве звезды на своих картах.
Наиболее ранним задокументированным свидетельством этого факта
следует считать записи английского астронома Джона Флемстида,
который наблюдал его в 1690 году, по крайней мере, 6 раз, и
зарегистрировал как звезду 34 в созвездии Тельца. С 1750 по 1769 год
французский астроном
Пьер Шарль ле Моньер наблюдал Уран 12 раз. Всего Уран до 1781
года наблюдался 21 раз.
Во время открытия Гершель участвовал в проекте
наблюдений параллакса звёзд, используя телескоп своей собственной
конструкции, и 13 марта 1781 года впервые увидел эту
планету из сада своего дома № 19 на Нью Кинг стрит (город Бат,
графство Сомерсет в Великобритании), но сообщил о ней лишь через
полтора месяца — 26 апреля, причём как о «комете». С помощью
собственноручно изготовленного рефлектор длиной почти 2 метра и
диаметром главного зеркала в 20 см, он начал в 1775 году обзор всего
неба, видимого из Бата. В перерывах между уроками музыки Гершель
шлифовал металлические зеркала для телескопов, вечерами давал
концерты, а ночи проводил за наблюдением звезд.
В ходе второго планомерного обзора 13 марта 1781г в 10 часов
вечера
вблизи одной из звезд созвездия Близнецов Гершель заметил любопытный
объект, который явно не был звездой: его видимые размеры менялись в
зависимости от увеличения телескопа, а главное, менялось его
положение на небосводе. Гершель первоначально решил, что открыл
новую комету (его доклад на заседании Королевского общества 26
апреля 1781 так и назывался — «Сообщение о комете»), но от кометной
гипотезы вскоре пришлось отказаться. Через 4 месяца российский
астроном А.И. Лексель как и И. Боде
доказал, что это планета. В благодарность Георгу III,
назначившему
Гершеля королевским астрономом, последний предложил назвать
планету «Георгиева звезда», однако, чтобы не нарушать традиционной
связи с мифологией, было принято название «Уран», предложенное И.
Боде. Окончательно данное название было утверждено в 1850г.
Первые немногочисленные наблюдения еще не позволяли достаточно
точно определить параметры орбиты новой планеты, но, во-первых,
число этих наблюдений (в частности, в России, Франции и Германии)
быстро увеличивалось, и во-вторых, внимательное исследование
каталогов прошлых наблюдений позволило убедиться, что планета
неоднократно фиксировалась и прежде, но принималась за звезду, что
также заметно увеличивало число данных. Так например Джон
Флемстид в 1690г катализировал Уран как звезду 34 Тельца.
В течение 30 лет после открытия Урана острота интереса к нему
периодически падала, но только на время. Дело в том, что повышение
точности наблюдений выявило загадочные аномалии в движении планеты:
оно то «отставало» от расчетного, то начинало «опережать» его.
Теоретическое объяснение этих аномалий привело к новым открытиям —
обнаружению заурановых планет. В 1841 году британец Джон Кауч Адамс
первым предположил, что ошибки в расчётах вызваны гравитационным
воздействием ещё не открытой планеты.
ДОПОЛНИТЕЛЬНО |
|
Планета Уран
|
|
УРАН (астрономический знак I). Уран —
единственная планета, название которой происходит не из
римской, а греческой мифологии. Седьмая от Солнца большая
планета Солнечной системы, относится к планетам-гигантам.
Уран достаточно ярок, так что при хороших условиях
наблюдения его можно увидеть невооруженным глазом. С Земли
даже в самый большой телескоп он кажется зеленоватым диском,
почти лишенным деталей. В 1986г первый и пока единственный
космический зонд "Вояджер-2"
прошел недалеко от Урана и его спутников, передав на Землю
их крупноплановые изображения. "Вояджером-2" (подробнее)
были открыты десять небольших спутников Урана (к этому
времени были уже известны пять больших спутников планеты -
Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон- название
последним четырем дал У. Ласселл). Сравнительно недавно в
1997-1999гг открыты еще 6 небольших спутников планеты, в
2003г еще три, а в 2005г еще два.
Уран - один из четырех "газовых гигантов" Солнечной
системы. Его экваториальный радиус почти в четыре раза, а
масса в 14,6 раза больше, чем у Земли. Сжатие поверхности
составляет почти сороковую часть (586км). Относительно малая
плотность типична для планет-гигантов: в процессе
формирования из газово-пылевого протопланетного облака
наиболее легкие компоненты (в первую очередь, водород и
гелий) стали для них основным «строительным материалом»,
тогда как планеты земной группы включают заметную долю более
тяжелых элементов. Уран - единственная планета-гигант
Солнечной системы, которая не имеет мощного внутреннего
источника тепла и излучает практически столько же, сколько
получает от Солнца. Причина этого пока не известна.
В 1977г у Урана была открыта серия узких колец, лежащих
в экваториальной плоскости во время покрытия 10 марта Ураном
звезды 8-й звездной величины. Система колец впоследствии (в
1986г) была сфотографирована "Вояджером-2", когда были
обнаружены еще два кольца, а общее их количество достигло
одиннадцати. По фотографиям 2003г полученным с помощью
космического телескопа Хаббл открыты еще два кольца.
Северное полушарие |
Год |
Южное полушарие |
Зимнее солнцестояние |
1902, 1986 |
Летнее солнцестояние |
Весеннее равноденствие |
1923, 2007 |
Осеннее равноденствие |
Летнее солнцестояние |
1944, 2028 |
Зимнее солнцестояние |
Осеннее равноденствие |
1965, 2049 |
Весеннее равноденствие |
|
Фотомонтаж Урана в условных
цветах, на котором видно отдельное облако. Выполнено по
фотографиям "Вояджера-2" 14 января 1986г с расстояния 12,8
млн. км.
|
|
Атмосфера
|
|
Изображение Урана и его
пяти наиболее крупных спутников, смонтированное из
кадров, полученных с "Вояджера-2". На переднем плане
виден Ариэль, перед Ураном находится Миранда, а Умбриэль,
Оберон и Титания видны вдалеке.
|
Атмосфера Урана вращается в ту же сторону, что и планета в целом.
В средних широтах ветер дует в направлении движения планеты со
скоростью около 150 м/сек, в экваториальной зоне ветер дует в
обратном направлении со скоростью около 100 м/сек. Температура
атмосферы максимальна около экватора, понижается на несколько
градусов к средним широтам и снова растет к полюсу. Атмосфера Урана
высотой 27,7км состоит из молекулярного водорода (H2) -
82,5%; гелий (He) - 15,2% и метана (CH4) - 2,3%, а также
небольшой доли веществ, являющихся результатом фотолиза метана:
ацетилен C2H2,
диацетилен C4H2, этилен C2H4
и этан C2H6, а также более сложные
углеводороды, образующие тонкую надоблачную дымку.
Кроме того, в верхних слоях Урана обнаружены следы этана (C2H6),
метилацетилена (CH3C2H) и диацетилена (C2HC2H).
Молекулы метана активно поглощают красные лучи, что придает диску
Урана голубовато-бирюзовый цвет. На крупных планах планеты,
полученных "Вояджером", Уран имеет "спокойный", почти лишенный
деталей вид, хотя и имеются некоторые намеки на слабые полосы,
параллельные экватору. Это самая холодная планетарная атмосфера
Солнечной системы с минимальной температурой в 49 К (−224 °C).
Полагают, что Уран имеет сложную слоистую структуру облаков, где
вода составляет нижний слой, а метан — верхний. Инструменты
"Вояджера" обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка
градусами широты, где температура на 2-3 K ниже.
Основной слой облаков на Уране расположен на уровне давления
2,4-3,4 атмосферы и состоит из замерзшего сероводорода H2S.
Температура в этой области составляет около 100К (-173С). Ниже
первого слоя облаков, на уровне давления 20-30 атмосфер, расположен
второй облачный слой из гидросульфида аммония NH4SH. Еще
глубже (на уровне давления около 50 атмосфер) находятся облака из
водяного льда.
Температурный минимум (тропопауза) в атмосфере Урана составляет
52К (-221С) и достигается при давлении 0,1 атмосферы. При такой
низкой температуре конденсируются пары продуктов фотолиза метана
(ацетилен, диацетилен и др.), образуя тонкую надоблачную дымку.
Ранее считалось, что именно оптически толстая дымка скрывает
разнообразные облачные детали на диске Урана, однако, согласно
данным "Вояджера-2", оптическая толщина надоблачного воздуха
составляет всего от 0,3 до 0,9, а поглощение солнечного света в
основном обусловлено поглощением в линиях метана и молекулярного
водорода, уширенных из-за частых взаимных столкновений молекул.
Надоблачная атмосфера Урана чиста и прозрачна.
В течение короткого периода с марта по май 2004 года в
атмосфере Урана было замечено более активное появление облаков,
почти как на Нептуне. Наблюдения зарегистрировали скорость ветра до
229 м/с (824 км/ч) и постоянную грозу, названную «фейерверком
четвёртого июля». 23 августа 2006 года Институт исследования
космического пространства (Боулдер, штат Колорадо, США) и
Университет Висконсина наблюдали тёмное пятно на поверхности Урана,
что позволило расширить знания о смене времён года на этой планете.
Помимо общей атмосферной структуры планеты, «Вояджер-2»
отметил 10 маленьких ярких облачков, большая часть которых была
отмечена в области нескольких градусов севернее «южного кольца»; во
всех иных отношениях Уран напоминал «динамически мёртвую» планету.
Однако в 1990-х годах число зарегистрированных ярких облаков
значительно выросло, причём бо́льшая их часть была обнаружена в
северном полушарии планеты, которое в это время стало видимым.
Возможно, это объясняется тем, что яркие облака легче заметить в
северном полушарии, нежели в более ярком южном. В структуре облаков
двух полушарий имеются различия: северные облака менее крупные,
более яркие и более вытянутые. Судя по всему, они расположены на
большей высоте. Время жизни облаков бывает самое разное — некоторые
из замеченных облаков не просуществовали и нескольких часов, в то
время как минимум одно из южных сохранилось с момента пролёта около
Урана «Вояджера-2». Недавние наблюдения Нептуна и Урана показали,
что между облаками этих планет есть и много схожего. Хотя погода на
Уране более спокойная, на нём, так же, как и на Нептуне, были
отмечены «тёмные пятна» (атмосферные вихри) — в 2006 году впервые в
его атмосфере был замечен и сфотографирован вихрь.
Выше тропопаузы лежит стратосфера - область атмосферы, где
температура растет с высотой. На уровне давления 10-8 атмосфер
температура составляет около 800К и дальше с высотой уже не
меняется. Дневная освещенность на Уране соответствует земным
сумеркам сразу после захода Солнца. Недавние наблюдения с HST
позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что
эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не
трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое
полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца!
Каждый полюс 42 земных года находится в темноте — и ещё 42 года под
светом Солнца. В моменты равноденствия Солнце стоит «перед»
экватором Урана, что даёт почти тот же цикл день/ночь, что и на
других планетах. Очередное равноденствие на Уране наступило 7
декабря 2007 года |
|
Строение и поле планеты
|
Теоретическая модель строения Урана такова: его поверхностный
слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится
ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже —
ядро из твердых пород ( по видимому каменное). В отличие от Нептуна,
поверхность Урана состоит в основном из льдов и скал. Масса мантии и
ядра составляет примерно 85-90% от всей массы Урана. Зона твердого
вещества простирается до 3/4 радиуса планеты. Температура в центре
Урана достигает 7000 К, а давление – 6 миллионов атмосфер (одна
атмосфера примерно соответствует одному бару). В
центре Урана плотность должна повышаться до 9 г/см³.
Вращение Урана обладает рядом отличительных особенностей: ось
вращения почти перпендикулярна (98°) к плоскости орбиты, а
направление вращения противоположно направлению обращения вокруг
Солнца, то есть обратное. Северный полюс планеты ниже плоскости
орбиты и в течение 20лет обращен к Солнцу. Все это приводит к очень
необычной смене сезонов на Уране. Находясь вблизи его полюса, мы бы
видели, как Солнце в течение 21 года по спирали поднимается почти в
зенит, потом так же по спирали опускается за горизонт, и после
42-летнего полярного лета наступает 42-летняя полярная ночь. За
полярным кругом оказывается почти все полушарие планеты, кроме узкой
полосы вдоль экватора. Только весной и осенью, вблизи равноденствий,
Уран освещается Солнцем "как полагается" - с восходами, закатами и
сменой дня и ночи.
Период собственного вращения Урана составляет приблизительно 17
час 14 мин. Существующий разброс при определении значений этого
периода обусловлен несколькими причинами, из которых основными
являются две: газовая поверхность планеты не вращается как единое
целое и, кроме того, на поверхности Урана не обнаружено заметных
локальных неоднородностей, которые помогли бы уточнить длительность
суток на планете. Экваториальный и полярный радиус этого сплющенного
сфероида составляют 25 559 ± 4 и 24 973 ± 20 км.
На уровне облаков напряженность магнитного поля равна 0,23 Гс, но
при этом конфигурация этого магнитного поля очень сложная, -
напряжённость на поверхности в южном полушарии может составлять 0,1
Гаусса, тогда как в северном полушарии может достигать 1,1 Гаусса.
Очень приближенно его можно считать дипольным, если ось диполя
сместить от центра на 1/3 радиуса и наклонить к оси вращения на
59°. Компас на Уране не будет показывать на географический
полюс. Дипольный момент Урана превосходит Земной в 50 раз. Магнитное
поле делает возможным «полярные» сияния, наблюдающиеся в верхней
части атмосферы. Имеет радиационные пояса слабее земных.
Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями
в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре.
Источник поля - неизвестен; существование гипотетического
электропроводящего океана воды или аммиака пока не подтверждено
исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником
магнитного поля считают течения в расплавленных породах,
расположенных недалеко от ядра. Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у
Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем
заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от
Солнца. "Вояджер 2" "чувствовал" поле, по крайней мере, в 10-ти
миллионах километров от планеты. |
|
Видимость |
С 1995 по 2006 год видимая звёздная величина Урана колебалась
между +5,6 и +5,9, то есть планета была видна невооружённым глазом
на пределе его возможностей (предел видимости невооружённым глазом
равен +6.0). Угловой диаметр планеты был в промежутке между 3,4 и
3,7 угловыми секундами (для сравнения: Сатурн: 16-20 угловых секунд,
Юпитер: 32-45 угловых секунд). Уран виден невооружённым глазом в
противостоянии на чистом небе в тёмное время суток, и его можно
наблюдать даже в городских условиях с биноклем. В большие
любительские телескопы с диаметром объектива от 15 до 23 см Уран
виден как бледно-голубой диск с явно выраженным потемнением к краю.
В более крупные телескопы с диаметром объектива более 25 см можно
различить облака и увидеть крупные спутники (Титанию
и
Оберон)
|
|
Уран
|
Средняя удаленность планеты от Солнца (а.е.) |
19,22941195 (2872460000км) |
Афелий |
20,08330526 (3,00362×109 км) |
Перигелий |
18,37551863 (2,74130×109 км) |
Эксцентриситет орбиты |
0,0457 |
Наклон орбиты к плоскости эклиптики (градусы) |
0,772 |
Орбитальная скорость (км/с) |
от 6,49 до 7,11 |
Сидерический период обращения планеты (лет) |
84,011 (30 799,095 дней) |
Синодический период (дней) |
369,66 |
Максимальная видимая звездная величина |
5,9-5,32 |
Угловой размер |
3,3"—4,1" |
Общая массаa |
22869 |
Массаb (Земля=1) |
14,159 |
Массаb (килограмм) |
8,6832×1025 |
Экваториальный радиусf (Земля=1) |
4,007 |
Экваториальный радиус(км)f |
25559 |
Сжатиеc |
0,02293 |
Средняя плотность (г/см3) |
1,27 |
Ускорение силы тяжести на экваторе (м/с2)
|
8,87 |
Вторая космическая скорость на экваторе (км/с) |
21,3 |
Сидерический период вращения (часов) |
17,9 часаi |
Период обращения вокруг оси (часов) |
0,71833 (17час 14мин 24с) |
Наклонение экватора к орбите (градусы) |
97,86e (0,772556°) |
Температура в самой верхней части тропосферы |
от 57 до 49 К в зависимости от широты |
Альбедо |
0,3 |
Число известных спутников |
27d |
|
a Отношение массы Солнца к массе планеты
(включая атмосферу и массу спутников).
b Без учета массы спутников.
c Сжатие равно (Re-Rp)/Re, где Re и Rp -
экваториальный и полярный радиусы планет (соответственно).
d Из перечня исключен спутник, имевший временное обозначение
S/1986 U10, открытие которого подтвердить не удалось. Спутник был
обнаружен в 1999 году астрономом Эриком Каркошкой (Erich Karkoschka),
изучавшим фотографии Урана, сделанные американским межпланетным
зондом "Voyager-2" при сближении с планетой в 1986 году. Кроме как
на этих фотографиях объект никем не наблюдался. В былые времена он
продолжал бы числиться спутником Урана, но теперь правила
Международного астрономического союза (International Astronomy
Union, IAU) ужесточились и требуется еще одно наблюдение, чтобы
небесное тело получило подобающий ему статус.
e По решению МАС, северный полюс любой планеты
направлен к северу от эклиптической плоскости, поэтому Венера, Уран
и Плутон имеют обратное направление вращения.
f Для внешних планет не имеющих твердой
поверхности радиус соответствует уровню атмосферного давления в 1
бар.
i Период вращения Урана - 17.240 часов. |
|
Спутники
планеты Уран
|
Номер |
Название
(сфероидальные спутники выделены жирным шрифтом) |
Средний диаметр (км) |
Масса (кг) |
Плотн. (г/см3) |
Большая полуось (км) |
Орбитальный период (в
днях) |
Наклон (°)
(к экватору) |
Дата открытия |
1 |
Уран VI |
Корделия |
42 ± 6 |
5.0×1016? |
|
49,751 |
0.335034 |
0,08479° |
01.1986, «Вояджер-2» |
2 |
Уран VII |
Офелия |
46 ± 8 |
5.1×1016? |
|
53,764 |
0.376400 |
0,1036° |
01.1986, «Вояджер-2» |
3 |
Уран VIII |
Бианка |
54 ± 4 |
9.2×1016? |
|
59,165 |
0.434579 |
0,193° |
01.1986, «Вояджер-2» |
4 |
Уран IX |
Крессида |
82 ± 4 |
3.4×1017? |
|
61,766 |
0.463570 |
0,006° |
01.1986, «Вояджер-2» |
5 |
Уран X |
Дездемона |
68 ± 8 |
2.3×1017? |
|
62,658 |
0.473650 |
0,11125° |
01.1986, «Вояджер-2» |
6 |
Уран XI |
Джульетта |
106 ± 8 |
8.2×1017? |
|
64,360 |
0.493065 |
0,065° |
01.1986, «Вояджер-2» |
7 |
Уран XII |
Порция |
140 ± 8 |
1.7×1018? |
|
66,097 |
0.513196 |
0,059° |
01.1986, «Вояджер-2» |
8 |
Уран XIII |
Розалинда |
72 ± 12 |
2.5×1017? |
|
69,927 |
0.558460 |
0,279° |
01.1986, «Вояджер-2» |
9 |
Уран XXVII |
Купидон |
~ 18 |
3.8×1015? |
|
74,800 |
0.618 |
0,1° |
12.2005г |
10 |
Уран XIV |
Белинда |
90 ± 16 |
4.9×1017? |
|
75,255 |
0.623527 |
0,031° |
01.1986, «Вояджер-2» |
|
1986 U10 |
|
40 |
|
|
76,416 |
0,638 |
|
1999, Э.Картошкаd |
11 |
Уран XXV |
Пердита |
30 ± 6 |
1.8×1016? |
|
76,420 |
0.638 |
0,0° |
S/2003 U2, 08.2003г |
12 |
Уран XV |
Пак |
162 ± 4 |
2.9×1018? |
|
86,004 |
0.761833 |
0,3192° |
12.1985, «Вояджер-2» |
13 |
Уран XXVI |
Маб |
~ 25 |
1.0×1016? |
|
97,734 |
0.923 |
0,1335° |
12.2005г |
14 |
Уран V |
Миранда |
471.6 ± 1.4 |
(6.6 ± 0.7)×1019 |
1.20 |
129,390 |
1.413479 |
4,232° |
15.02.1948, Дж.Койпер |
15 |
Уран I |
Ариэль |
1157.8 ± 1.2 |
(1.35 ± 0.12)×1021 |
1.67 |
191,020 |
2.520379 |
0,260° |
24.10.1851, У. Ласселл |
16 |
Уран II |
Умбриэль |
1169.4 ± 5.6 |
(1.17 ± 0.13)×1021 |
1.40 |
266,300 |
4.144177 |
0,205° |
24.10.1851, У. Ласселл |
17 |
Уран III |
Титания |
1577.8 ± 3.6 |
(3.53 ± 0.09)×1021 |
1.71 |
435,910 |
8.705872 |
0,340° |
11.01.1787, В. Гершель |
18 |
Уран IV |
Оберон |
1522.8 ± 5.2 |
(3.01 ± 0.07)×1021 |
1.63 |
583,520 |
13.463239 |
0,058° |
11.01.1787, В. Гершель |
19 |
Уран XXII |
Франциско |
~ 12 |
1.3×1015? |
|
4,276,000 |
−267.12** |
147,459° |
2001г, группа астр.
США, Канады |
20 |
Уран XVI |
Калибан |
~ 98 |
7.3×1017? |
|
7,231,000 |
−579.39** |
139,885° |
1997, Б.Грэдман и др. |
21 |
Уран XX |
Стефано |
~ 20 |
6×1015? |
|
8,004,000 |
−677.48** |
141,873° |
06.1999,Б.Грэдман и
др. |
22 |
Уран XXI |
Тринкуло |
~ 10 |
7.5×1014? |
|
8,504,000 |
−748.83** |
166,252° |
2001г, группа астр.
США, Канады |
23 |
Уран XVII |
Сикоракса |
~ 190 |
5.4×1018? |
|
12,179,000 |
−1285.62** |
152,456° |
1997, Б.Грэдман и др. |
24 |
Уран XXIII |
Маргарита |
~ 11 |
1.3×1015? |
|
14,345,000 |
+1654.32 |
51,455° |
2003 |
25 |
Уран XVIII |
Просперо |
~ 30 |
2.1×1016? |
|
16,256,000 |
−1962.95** |
146,017° |
06.1999,Б.Грэдман и
др. |
26 |
Уран XIX |
Сетебос |
~ 30 |
2.1×1016? |
|
17,418,000 |
−2196.35** |
145,883° |
06.1999,Б.Грэдман и
др. |
27 |
Уран XXIV |
Фердинанд |
~ 12 |
1.3×1015? |
|
20,901,000 |
−2805.51** |
167,346° |
2001г, группа астр.
США, Канады |
|
Ранжированы по степени удалённости от планеты,
крупнейшие выделены, знак вопроса отражает приблизительность цифры.
|
|
|
Цветной фотомонтаж
демонстрирует признаки ударных следов и прошлой
геологической активности на Титании. 24 января 1986г;
расстояние 480000 км.
|
Фотомозаика Ариэля,
наиболее подробная из всех изображений спутника,
полученных "Вояджером-2", демонстрирует многочисленные
сбросы и долины. 24 января 1986 г.; расстояние 128000
км. Большие впадины тянутся до 1500км в длину и имеют в
ширину до 75 км.
|
Первые четырех спутника получили свои названия не от
первооткрывателей. Имена им дал в XIX веке сын Уильяма Гершеля, Джон
Гершель. В нарушение астрономической традиции, требующей брать
названия для планет и спутников из мифологических сюжетов разных
народов, спутники получили имена персонажей из произведений
английских литераторов - Шекспира и Попа. Самый яркий среди
спутников Урана - Ариэль получил имя доброго, светлого духа воздуха
- персонажа, встречающегося и в пьесе Шекспира "Буря", и в поэме
Попа "Похищение локона". Соседний с ним спутник - Умбриэль, вдвое
темнее, был назван именем злого, темного духа из той же поэмы Попа.
Два наиболее крупных из спутников Урана - Титания и Оберон получили
имена королевы фей и ее супруга, короля добрых духов из пьесы
Шекспира "Сон в летнюю ночь".
Титания - (усыпан кратерами и на поверхности много
разломов и долин) и Оберон (поверхность покрыта ударными
кратерами, многие из которых окружает система ярких лучей, внутри
некоторые кратеры покрыты очень темным веществом) (орбиты их почти
перпендикулярна плоскости орбиты Урана и вращаются в обратном
направлении) согласно теоретическим оценкам, испытывают
дифференциацию, то есть перераспределение различных элементов по
глубине, в результате чего произошло образование силикатного ядра,
мантии из льда (водяного и аммиачного) и ледяной коры. Выделяющаяся
при дифференциации теплота приводит к заметному разогреванию недр,
что может вызывать даже их расплавление. Поверхности обеих лун
покрыты старыми метеоритными кратерами и сеткой тектонических
разломов с признаками древнего вулканизма. Через все южное полушарие
Оберона проходит широкая тектоническая долина, также доказывающая
вулканическую деятельность в прошлом. Температура на поверхности
спутников очень низкая, около 60 К.
|
Это лучший цветной
снимок
Ариэля, спутника Урана, сделанный Вояджером 2
Расстояние 170 000 км, разрешение 3 км. Диаметр Ариэля -
1200 км, снято южное полушарие.
|
Ариэль - Изображения, полученные "Вояджером-2" в 1986г,
показали, что его поверхность покрыта кратерами и пересечена
сбросовыми обрывами и долинами. Самый яркий из спутников Урана, его
альбедо 0,39. Вид спутника говорит о том, что в прошлом имелась
значительная геологическая активность. Период обращения (земные
сутки) 2 сут 12 ч 29 мин.Была получена мозаика Ариэля из четырех
снимков с высоким разрешением. И если предварительные телевизионные
снимки говорили об активности не меньшей, чем у Титании, то здесь
ученые увидели поверхность, сплошь изрезанную рифтами (долинами с
обрывистыми краями). Глубина рифтов близка к 10 км, а сами долины
достигают нескольких сотен километров в длину. Долины ветвятся,
образуя причудливую сеть притоков. Ширина рифтов доходит до 25-30
км. Их гладкое дно несет следы какого-то движения, что еще больше
напоминает древние образования такого же вида на Марсе.
Наиболее вероятно, что рифтовые долины образовались в эпоху
интенсивной перестройки ледяной коры Ариэля, сопровождавшейся ее
разломами, сжатием и тектоникой. На поверхности спутника очень мало
метеоритных кратеров, что опять-таки указывает на ее молодость, в
геологических, конечно, масштабах. Впрочем... высказано даже
кажущееся фантастическим предположение о возможной современной
активности Ариэля. Но тогда источник его энергии становится
совершенно непонятным.
В качестве материала, который мог бы заполнять долины и
двигаться вдоль них, предлагается, конечно, лед. Чтобы он был
достаточно вязким при столь низких температурах, в нем должны
присутствовать какие-то примеси. Предполагается, что это аммиак и
метан, которые вместе с водой выделялись на поверхность сквозь
разломы. Но так же как и на других спутниках Урана, метан не был
обнаружен. Есть и другие предположения о возможной природе этих
«ледников неподалеку от абсолютного нуля». Во всяком. случае,
«водяной вулканизм» на Ариэле сомнений не вызывает.
Поверхность спутника покрыта отложениями очень светлого
материала, по-видимому, такого же водяного инея, как на спутнике
Юпитера Европе.
Корделия - один из двух спутников, которые играют роль
“пастухов” эпсилон-кольца планеты (другим является Офелия).
|
|
На этом наиболее
подробном изображении Умбриэля поверхность сплошь
покрыта кратерами. 24 января 1986г; расстояние 554000
км.
|
Фотография
демонстрирует наличие на Миранде сильно пересеченной
местности с высоким рельефом (справа), более низменной
овражистой территории и большого ударного кратера 24 км
в поперечнике (внизу слева). Снимок сделан с
"Вояджера-2" 24 января 1986г с расстояния 36000 км,
разрешение 2,7 км.
|
Умбриэль - намного темнее других четырех больших спутников
Урана, его альбедо 0,21. Кажется, что поверхность покрылась темным
веществом относительно недавно (по астрономическим масштабам). Она
изрыта кратерами; один из них, 110 км в диаметре, по контрасту с
остальной частью поверхности кажется особенно ярким. Сидерический
период обращения 4 сут 22 мин. Поверхность его носит примитивный
характер крупных ударных образований с высокой степенью насыщения
(многократного наложения кратеров). Умбриэль находится на довольно
низкой орбите - всего 265 тыс. км. Умбриэль - очень темное небесное
тело. Вокруг его кратеров полностью отсутствуют светлые выбросы.
Миранда - спутник диаметром менее 500 км, который,
содержит наибольшую долю льда. Он наблюдался с близкого расстояния.
Съемкой удалось охватить почти всю освещенную часть спутника,
представив ее на восьми снимках с высоким разрешением.
В центре полученного изображения ученые увидели почти правильную
трапецию, образованную из темных и светлых полос. Трапеция
выделяется на фоне окружающей ее поверхности почти полным
отсутствием метеоритных кратеров, в то время как окружающий район
представляет собой перерезанный небольшими рифтами кратерный рельеф.
Трапеция получила условное название «шеврон». Его размеры 140х200 км
(на снимках видны детали размерами от 4,6 км и выше). Полосы,
образующие шеврон, имеют вид множества параллельных гряд, которые
сходятся с другой такой же системой, образуя почти прямой угол.
Странное продолжение шеврона - это глубокий, до 20 км, разлом,
крутые склоны которого уходят за пределы освещенной части спутника.
Шеврон находится у южного полюса Миранды.
Не менее загадочные образования, возможно той же природы,
находятся вблизи терминатора, как и у других спутников, из-за
положения полярной оси терминатор сейчас постоянно находится в одном
и том же географическом поясе Миранды - вблизи ее экватора. Первое
из них окантовано такой же системой светлых и темных полос, но более
широких, чем у шеврона. Похоже, что отснятая часть этого объекта
образует стороны правильного пятиугольника, по площади раз в 5
больше шеврона. Для него, как и для еще одного объекта, о котором
речь пойдет ниже, предложено название Цирки Максими, которое древние
римляне понимали как «большой стадион». И действительно, на стадион
образование очень похоже, хотя второй из них больше напоминает
дорожки ипподрома. И на «стадионе» и на «ипподроме» почти
отсутствуют метеоритные кратеры, т. е. это относительно молодые
объекты. Второе образование находится с диаметрально противоположной
стороны спутника. Оно напоминает очертания «стадиона» и выглядит,
словно след пахоты на краю поля. Это примерно 15-20 параллельных
торных гряд, разделенных такими же долинами, повторяющимися через
каждые 5-7 км.
|
|
Покрытая большим
количеством кратеров, поверхность Оберона, вероятно,
была стабильна с начала своего формирования. Здесь
обнаружены гораздо более крупные кратеры, чем на Ариеле
и Титании. Некоторые из кратеров имеют лучи выбросов,
подобные тем, что обнаружены на Каллисто.
На снимке справа видна гора, которая возвышается над
окружающей местностью на 6 км
|
На поверхности Миранды
все перемешано: покрытая кратерами местность
перемежается с площадками со сверхъестественными
канавками, долины чередуются с утесами высотой более чем
5 километров.
Здесь на снимке странная V-образная область.
|
|
|
Кольца Урана
|
|
На изображении,
полученном 24 января 1986г при заднем освещении, видно
непрерывное распределение мельчайших частиц в системе
колец Урана. Диапазон охвата - 235000 км.
|
В работах первооткрывателя Урана, Уильяма Гершеля, первое упоминание о
кольцах встречается в его записи от 22
февраля 1789 года. В своих примечаниях к наблюдениям
он отметил, что предполагает наличие колец у Урана. Гершель предположил, что они
красного цвета (что было подтверждено в 2006 году наблюдениями обсерватории Кек
в случае предпоследнего кольца). Записи Гершеля попали в журнал Королевского
общества в 1797 году. Однако впоследствии, на протяжении почти двух столетий с
1797 по 1979 год кольца в научной литературе не упоминаются вовсе, что конечно
даёт право подозревать ошибку учёного. Тем не менее, достаточно точные описания
увиденного Гершелем не дают повода просто так сбрасывать со счетов его
наблюдения.
Наличие кольцевой системы у Урана официально было подтверждено лишь 10 марта
1977 года американскими учёными Джеймсом Л. Элиотом ( James L. Elliot),
Эдвардом В. Данхэмом ( Edward W. Dunham) и Дугласом Дж. Минком
( Douglas J. Mink), использовавшими бортовую обсерваторию Койпера ( Kuiper
Airborne Observatory). Открытие было сделано случайно — группа ученых
планировала провести наблюдения атмосферы Урана при покрытии Ураном звезды CAO
158687. Однако, анализируя полученную после проведённых наблюдений информацию,
они обнаружили покрытие звезды ещё до её покрытия Ураном, причём произошло это
несколько раз подряд. В результате исследований было открыто 9 колец Урана.
Более поздние покрытия Беты Скорпиона и Сигмы Стрельца подтвердили
полученный результат. Система колец в 1986г была сфотографирована "Вояджером-2",
когда были обнаружены еще два кольца, а общее их количество достигло
одиннадцати, а ещё два внешних кольца были обнаружены телескопом «Хаббл» в
2003—2005 годах и общее число колец на 2008 год достигло 13.
Камеры "Вояджера" показали, что девять основных
колец погружены в мелкую пыль. Ширина их всего 1–10 км, только самое широкое
внешнее кольцо имеет размер 96 км. Кольца Урана практически черные: альбедо
равно 0,015. Они состоят из каменистых частиц не крупнее нескольких метров в
поперечнике (от 10см до 10м). Каждое кольцо движется практически как единое
целое. Проблема устойчивости колец Урана остается пока неразрешенной. В 2003г с
помощью телескопа Хаббл открыты еще два кольца и их стало 13. Кольца еще
молодые, максимальная высота колец 4, 5, 6 над плоскостью экватора Урана
достигает 24-46 км. Кольца тесно связаны с внутренними спутниками и быстро
эволюционируют. В 2007г Земля прошла через плоскость экватора Урана и его кольца
были видны с "ребра".
В порядке увеличения расстояния от планеты они расположены так: 1986U2R/ζ,
6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν и μ. Минимальный радиус имеет кольцо 1986U2R/ζ
(38 000 км), максимальный — кольцо μ (приблизительно 98 000 км). Между основными
кольцами могут находится слабые пылевые кольцевые скопления и незамкнутые арки.
Кольца чрезвычайно тёмные, альбедо Бонда для входящих в них частиц не превышает
2 %. Вероятно, они состоят из водяного льда с включениями органики.
Большинство колец Урана непрозрачны и не более нескольких километров
шириной. Кольцевая система повсеместно содержит относительно немного пылевых
частиц (в сравнении с другими кольцами), большей частью она состоит из крупных
объектов от 20 сантиметров до 20 метров в диаметре. Некоторые кольца, несмотря
на свой радиус, являются слабозаметными: 1986U2R / ζ, μ и ν состоят из маленьких
частиц пыли, в то время как λ более узкое — но содержит крупные тела. Нехватка
пыли в кольцевой системе может быть объяснена аэродинамическим лобовым
сопротивлением протяжённой экзосферы — короны Урана.
Считается, что кольца Урана относительно молоды — и их возраст не превышает
600 миллионов лет. Кольцевая система Урана, вероятно, произошла от столкновений
некоторых спутников, ранее обращавшихся по орбите вокруг планеты. В результате
столкновений спутники, вероятно, постепенно разбивались на более мелкие частицы,
которые теперь существуют как кольца в строго ограниченных зонах максимальной
гравитационной стабильности. До сих пор не ясен механизм, удерживающий узкие
кольца в их границах. Первоначально считалось, что у каждого узкого кольца есть
пара «спутников-пастухов», которые и поддерживают его форму, но в 1986 году
Вояджер-2 обнаружил только одну пару таких спутников (Корделию и Офелию) вокруг
самого яркого кольца — ε.
|
Название кольца |
Радиус (км) |
Ширина (км) |
Эквив. глубина (км) |
Н. опт. глубина |
Толщина (м) |
Эксц. |
Наклонение (°) |
Примечания |
ζc |
32 000—37 850 |
3500 |
0,6 |
~ 10−4 |
? |
? |
? |
Внутреннее расширение кольца ζ |
1986U2R |
37 000—39 500 |
2500 |
? |
< 10−3 |
? |
? |
? |
Слабое пылевое кольцо |
ζ |
37 850—41 350 |
3500 |
1 |
< 10−3 |
? |
? |
? |
|
6 |
41 837 |
1,6—2,2 |
0,41 |
0,18—0,25 |
? |
1,0 × 10−3 |
0,062 |
|
5 |
42 234 |
1,9—4,9 |
0,91 |
0,18—0,48 |
? |
1,9 × 10−3 |
0,054 |
|
4 |
42 570 |
2,4—4,4 |
0,71 |
0,16—0,30 |
? |
1,1 × 10−3 |
0,032 |
|
Альфа(α) |
44 718 |
4,8—10,0 |
3,39 |
0,3—0,7 |
? |
0,8 × 10−3 |
0,015 |
|
Бэта(β) |
45 661 |
6,1—11,4 |
2,14 |
0,20—0,35 |
? |
0,4 × 10−3 |
0,005 |
|
Эта(η) |
47 175 |
1,9—2,7 |
0,42 |
0,16—0,25 |
? |
0 |
0,001 |
|
ηc |
47 176 |
40 |
0,85 |
2 × 10−2 |
? |
0 |
0,001 |
Широкий внешний компонент кольца η |
Гамма(γ) |
47 627 |
3,6—4,7 |
3,3 |
0,7—0,9 |
150? |
0,1 × 10−3 |
0,002 |
|
δc |
48 300 |
10—12 |
0,3 |
3 × 10−2 |
? |
0 |
0,001 |
Внутренний широкий компонент кольца δ |
Дельта(δ) |
48 300 |
4,1—6,1 |
2,2 |
0,3—0,6 |
? |
0 |
0,001 |
|
1986U1R/λ |
50 023 |
1—2 |
0,2 |
0,1—0,2 |
? |
0? |
0? |
Слабое пылевое кольцо |
Эпсилон(ε) |
51 149 |
19,7—96,4 |
47 |
0,5—2,5 |
150? |
7,9 × 10−3 |
0 |
«Пасётся» Корделией и Офелией |
2003U2R/ν |
66 100—69 900 |
3800 |
0,012 |
5,4 × 10−6 |
? |
? |
? |
Между Порцией и Розалиндой |
2003U1R/μ |
86 000—103 000 |
17 000 |
0,14 |
8,5 × 10−6 |
? |
? |
? |
Вблизи от Маба |
|
|
Хронология открытий.
|
Год |
Ученый |
Что |
1690г |
Дж. Флемстид |
Первое по видимому зафиксированное наблюдение планеты. |
1781г |
У. Гершель |
13 марта открывает Уран (название дал И. Боде). |
1787г |
У. Гершель |
11 января открывает два первых самых крупных спутника
планеты:
Титания и
Оберон. |
1789г |
|
Обнаружено отклонение в движении планеты, что указывало
на существование заурановой планеты. |
1789г |
У. Гершель |
22 февраля сделал зарисовку, на которой у Урана
наблюдались кольца. |
1851 |
Уильям Лассел |
24 октября открывает спутники
Ариэль и
Умбриэль |
1948 |
Дж. Койпер |
16 февраля открывает спутник
Миранда |
1977г |
Дж.Л. Элиот, Э.В. Данхэм, Д.Дж. Минк |
Открыта серия узких колец (девять), лежащих в
экваториальной плоскости во время покрытия Ураном 10 марта
звезды 8-й звездной величины. |
1986г |
АМС "Вояджер - 2" |
"Вояджер-2" пройдя мимо планеты сделал
ряд открытий. |
|
Синнот и станция «Вояджер-2» |
30 декабря 1985 открывает спутник
Пак |
|
Синнот и станция «Вояджер-2» |
3 января открывает спутники Джульета и
Порция |
|
Синнот и станция «Вояджер-2» |
9 января открывает спутник
Крессида |
|
Синнот и станция «Вояджер-2» |
13 января открывает спутники
Дездемона,
Розалинда и
Белинда |
|
Каркошка и станция «Вояджер-2» |
18 января открывает спутник
Пердита |
|
Террил и станция «Вояджер-2» |
18 января открывает спутники
Корделия и
Офелия |
|
Смит и станция «Вояджер-2» |
23 января открывает спутник
Бианка |
1997г |
группой |
6 сентября открывают спутники
Калибан и
Сикоракса |
1999г |
группой |
18 июля открывают спутники
Сетебос,
Стефано и
Просперо |
2001г |
группой |
13 августа открывают спутники
Тринкуло,
Фердинанд и
Франциско |
2003г |
Шоуолтер и Лизёр |
25 августа открывают спутники
Маб и
Купидон. Общее количество колец стало равно 13. |
2003г |
Шепард, Джюит |
29 августа открывают спутник
Маргарита |
2003г |
Французские астрономы с помощью 8-метрового телескопа
Южноевропейской обсерватории |
Обнаружили молекулы одноокиси углерода в атмосфере
планеты в количестве в 1000 раз превосходящее содержание
этого вещества на Юпитере и Сатурне. |
2003г |
Телескоп Хаббла |
Сделаны фотографии, по которым открыты еще два кольца. |
2006г |
Космический телескоп им. Хаббла и группа |
23 августа открывают Тёмное пятно Урана |
|